CN100564802C

CN100564802C - 煤矿中岩层破碎的方法

Info

Publication number: CN100564802C
Application number: CNB2006101441098A
Authority: CN
Inventors: 杨仁树; 李清; 郎庆田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-11-27
Filing date: 2006-11-27
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2026-11-27
Also published as: CN101191415A

Abstract

本发明公开了一种煤矿中岩层破碎的方法，包括对机械化采煤过程中遇到的岩层进行破碎，对采煤过程中遇到的岩层，用静态破碎剂对岩层进行静态破碎。首先根据岩层的自由面及硬度，在岩层上布置破碎孔；然后选用静态破碎剂并根据静态破碎剂的特性要求进行配浆；再将配好的静态破碎剂浆体灌入破碎孔，静态破碎剂反应后将岩层破碎。该方法采用静态破碎剂对岩石进行破碎，避免了在断层等危险作业区的爆破工作，杜绝了爆破作业带来的不安全因素和爆破飞石对采煤设备的破坏，高效、安全、成本低。适用于各种矿井的开采，尤其适用于煤矿的机械化开采过程中遇到的岩层的处理。

Description

煤矿中岩层破碎的方法

技术领域

本发明涉及一种煤矿开采技术，尤其涉及一种处理煤矿机械化开采中遇到的岩层的方法。

背景技术

煤矿煤层的赋存条件复杂，在一个采煤工作面中往往存在大小不等的若干断层，采用综合机械化开采设备进行采煤的综采工作面遇到断层或短距离岩层时，综采设备无法进行作业，这时需要使用其它方法穿过岩层。现有的处理方法是将综采设备部分拆除转移或进行安全防护，采用钻眼爆破的方式处理断层附近的岩层。首先是综采设备需要部分拆除或进行安全防护，用打眼工具进行打眼，然后装药、爆破，再用采煤机装载，爆破完成后再将综采设备安装上。这种处理方式的缺点是综采设备部分拆除与转移，交替作业时间长，并需要在工作面断层附近进行爆破作业，然而在采煤工作面进行爆破作业往往带来安全隐患，损坏设备，甚至引起瓦斯、煤尘爆炸等事故，为避免这些隐患还必须增加一些安全措施，增加了工序和成本，影响了采煤的效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤矿中岩层破碎的方法，该方法能高效、安全的处理煤矿机械化开采过程中遇到的岩层。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的煤矿中岩层破碎的方法，包括对机械化采煤过程中遇到的岩层进行破碎，对采煤过程中遇到的岩层，用静态破碎剂对岩层进行静态破碎。

所述的静态破碎剂对岩层进行静态破碎时包括步骤：

A、根据岩层的自由面及硬度，在岩层上布置破碎孔；

B、选用静态破碎剂，并根据静态破碎剂的特性要求进行配浆；

C、将配好的静态破碎剂浆体灌入破碎孔，静态破碎剂反应后将岩层破碎。

所述的步骤A中，在岩层上布置破碎孔前，首先在岩层上布置自由面，并根据自由面的位置布置破碎孔。

所述的自由面通过钻孔和/或切割和/或分次破碎的方法获得。

所述的破碎孔的孔径为25～100mm。

所述的破碎孔的孔深为0.8～10m。

所述的破碎孔之间的间距为0.2～1.5m。

所述的步骤B中，选用静态破碎剂时，根据不同的季节和岩层的温度，选用适当的静态破碎剂；

对静态破碎剂进行配浆时，根据破碎孔的倾斜度选择配浆的稠度：

对向下倾斜的破碎孔，静态破碎剂配成粘液状；或将破碎剂填入破碎孔后再注水；

对水平孔和/或向上倾斜的破碎孔，将静态破碎剂配成胶泥状；或将静态破碎剂先用纸包装成圆柱状，浸水后填入破碎孔。

所述的步骤C中，配好的静态破碎剂浆体需在反应膨胀前灌入破碎孔。

将静态破碎剂浆体灌入破碎孔前，首先将破碎孔内的水和/或杂物清理干净。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的煤矿中岩层破碎的方法，由于对采煤过程中遇到的岩层，用静态破碎剂对岩层进行静态破碎，安全、高效、成本低。适用于各种矿井的开采，尤其适用于煤矿的机械化开采过程中遇到的岩层的处理。

附图说明

图1为本发明煤矿中岩层破碎的方法具体实施例一的破碎孔垂直于工作面布置示意图；

图2为本发明具体实施例二的破碎孔垂直于工作面布置示意图；

图3为本发明具体实施例三的破碎孔平行于工作面布置示意图；

图4为图3的1-1剖视图。

具体实施方式

本发明煤矿中岩层破碎的方法较佳的具体实施方式是，对采煤过程中遇到的岩层用静态破碎剂进行静态破碎。

用静态破碎剂对岩层进行静态破碎时，

首先根据岩层的自由面及硬度，在岩层上布置破碎孔；

然后选用静态破碎剂，并根据静态破碎剂的特性要求进行配浆；

之后将配好的静态破碎剂浆体灌入破碎孔，静态破碎剂反应后将岩层破碎。

岩层被破碎后就可以通过割煤机或其它采煤机械进行开采和装载。

在岩层上布置破碎孔前，最好选择合适的自由面，并根据自由面的布置状态布置破碎孔。自由面可以通过钻孔、切割或者分次破碎的方法获得。也可以借助煤层相对松软的特点，将煤层和岩层的结合处的断层面作为自由面。

具体在布置破碎孔和自由面时，最好遵循以下原则：

一般静态破碎剂在施工时环境温度高、破碎孔直径大、水灰比小、孔距小时，开裂时间快、效力大；反之，开裂时间慢、效力小。因此，要根据现场条件及施工成本等综合考虑布孔的孔距和孔径。

另外，自由面多，破碎时间短。因此，对不同自由面要采取不同的布孔方法。破碎孔布置可根据结构的自由面而定，或尽可能多地创造自由面。自由面多，破碎时间短。对不同自由面采取不同的布孔方法。

如果只有一个自由面，要创造出至少另外一个自由面，如用风镐破碎或钻密集预裂孔，或者采用倾斜孔与垂直孔相结合，分批分部破碎。

具体实施例一，如图1所示，在岩层与煤层的接触处，将煤层开挖形成自由面(临空面)，在岩层上垂直于工作面布置水平破碎孔，此时可以将岩层上的所有破碎孔均作为装药孔装上静态破碎剂，这种破碎的方法最好在采煤工作面上由两侧向内采用分次破碎，或由一侧顺序破碎的方法，通过控制装药的时间和顺序，使靠近煤层的岩石先破碎，形成新的自由面，再依次破碎。

具体实施例二，如图2所示，也可以在岩层上垂直于工作面布置水平破碎孔，间隔一个或多个装药孔便保留一个空孔不装静态破碎剂，这样不装静态破碎剂的空孔便作为导向孔或自由面。这种装药的方法可以采用从岩层两侧向内顺序破碎的方式，也可以采用一次破碎的方式。

具体实施例三，如图3所示，在岩层与煤层的接触处，将煤层开挖形成凿岩机作业空间，在岩层上平行于采煤工作面布置破碎孔，此时，采煤工作面即为自由面，可以将岩层上的所有破碎孔均作为装药孔装上静态破碎剂，沿采煤工作面由岩层两侧向内采用顺序破碎的方法，通过控制装药的时间和顺序，使靠近采煤工作面的岩层先破碎，形成新的自由面，再依次破碎。

如图4所示，一个层面上的岩层全部破碎后，再依次向内破碎。

钻孔时，周边的钻孔应较中部的孔适当密集，以确保周边介质先被破裂。

钻孔直径可在25～100mm之间的范围。可以为25、38、40、42、60、80、100mm等优选尺寸，最好小于60mm，超过60mm时易发生冲孔，灌入静态破碎剂后须进行覆盖。破碎孔的最优孔径为38～42mm，

破碎孔的孔深最好在0.8～10m之间，可以为0.8、1.0、2.0、5.0、8.0、10m等优选尺寸，最优为1.0～2.0m。

破碎孔之间的间距最好为0.2～1.5m，可以为0.2、0.6、1.0、1.5m等优选尺寸，最优尺寸为0.2～0.6m，在布置装静态破碎剂的钻孔的同时，亦可布置空孔(不装破碎剂的钻孔)，以增加自由面。

选用静态破碎剂时，要根据不同的季节和温度，选用适合的静态破碎剂；对静态破碎剂进行配浆时，根据破碎孔的倾斜度选择配浆的稠度：

对水平孔或向上倾斜的破碎孔，静态破碎剂配成胶泥状，可选用药卷型破碎剂，也可减少水灰比，一般为20％～25％，拌合均匀，成为湿而松散的面絮状或胶泥状，然后塞入破碎孔，并用木棍层层捣实。

也可以将静态破碎剂先用纸包装成圆柱状，浸水后填入破碎孔，纸上面可以扎小孔以利于浸泡。

对向下倾斜的破碎孔，除采用上述方法外，还可以将静态破碎剂配成粘液状灌入钻孔，亦可将破碎剂填入钻孔后，再注水。水灰比一般在30％左右。水灰比越大，膨胀压力越小，反应膨胀时间越长。用静态破碎剂及清水按不同比例，用机械或人工(须带橡胶手套)在容器中搅拌成流动性的均匀浆体。

配好的静态破碎剂浆体需在反应膨胀前灌入破碎孔，然后将孔口封住，由于静态破碎剂、温度和水灰比的不同，破碎剂的反应时间会不同，使用时要掌握好时间。

将静态破碎剂浆体灌入破碎孔前，首先将破碎孔内的水和杂物清理干净。然后将搅拌后的浆体连续密实地直接灌入或用灰浆泵压入，灌满为止。

另外，灌注浆体前应检查钻孔干湿程度，对吸水性强的干燥钻孔，应先以净水湿润孔壁，然后装填，或配浆时适当增加水量，以免孔壁大量吸收浆体中的水分，影响破碎效果。

灌注浆体时，按岩层前后破裂顺序来灌注，以便后续岩层破裂利用前面的自由面来高效破碎岩层。灌浆时须连续成线，防止形成空气夹层。

对硬度较大的岩层，可减少孔距或二次施工，即在未开裂的钻孔中加孔，再次配浆、灌注。

实际工程中可根据静态破碎技术的原理，首先对岩层进行有针对性的实验，根据实验结果调整施工参数。

施工中还应注意：

静态破碎剂属碱性，对皮肤有轻度腐蚀，操作人员必须戴防护眼镜及乳胶手套，填充钻孔直至裂纹发生前请勿对着孔口直视，以防偶尔发生的冲孔现象伤害眼睛；搅拌后的浆体应在3分钟内填孔完毕；搅拌中发现浆体升温迅速且烫手变干，应将浆体倒在地下舍弃不用；不同型号的静态破碎剂不可混用，严禁勾兑其它化学品；严格防潮，拆包后应尽量用完。

本发明操作简单、安全、工期短、成本低；适用于各种矿井的开采，尤其适用于煤矿机械化开采中处理经过的岩层断层。

静态破碎剂可按普通货物托运、储存、保管。静态爆破在破碎过程中无震动、无飞石、无噪声、无毒无污染、易管理。破碎速度快，而且可以控制，一般装药后半个小时左右即可出现裂缝。破碎力量大，最大可达120MPa。适用于各种岩层的破碎。

静态破碎剂(SCA)又名无声破碎剂，是一种高膨胀性粉状物料，将其用水处理，充填在破碎介质的钻孔中静置，随着水化反应的进行，膨胀与硬化同时发生，在一定时间内可以产生较大的膨胀压，对孔壁施加作用，从而使被破碎体开裂、破碎。

静态破碎是近年来发展起来的一种新型破碎施工技术，由于它可在无振动、无飞石，无噪音、无污染的条件下破碎或切割岩层或混凝土构筑物，极适合于城市建设中各类钢筋混凝土基础、建筑物的拆迁及桥梁、码头、道路、涵洞的改扩建。因而具有广阔的发展前景，静态破碎技术已成功地在地面得到应用，但在煤矿井下开采施工中，特别是在综采工作面还未有应用的先例。本发明正是将静态破碎技术应用到煤矿的安全生产中。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1、一种煤矿中岩层破碎的方法，包括对机械化采煤过程中遇到的岩层进行破碎，其特征在于，对采煤过程中遇到的岩层，用静态破碎剂对岩层进行静态破碎；

所述的静态破碎剂对岩层进行静态破碎时包括步骤：

A、根据岩层的自由面及硬度，在岩层上布置破碎孔；

C、将配好的静态破碎剂浆体灌入破碎孔，静态破碎剂反应后将岩层破碎；

所述的步骤A中，在岩层上布置破碎孔前，首先在岩层上布置自由面，并根据自由面的位置布置破碎孔，具体包括：

在岩层与煤层的接触处，将煤层开挖形成临空的自由面，并在岩层上垂直于工作面布置水平破碎孔；或在岩层与煤层的接触处，将煤层开挖形成凿岩机作业空间，在岩层上平行于采煤工作面布置破碎孔，此时，采煤工作面即为自由面。

2、根据权利要求1所述的煤矿中岩层破碎的方法，其特征在于，所述的自由面通过钻孔和/或切割和/或分次破碎的方法获得。

3、根据权利要求1所述的煤矿中岩层破碎的方法，其特征在于，所述的破碎孔的孔径为25～100mm。

4、根据权利要求1所述的煤矿中岩层破碎的方法，其特征在于，所述的破碎孔的孔深为0.8～10m。

5、根据权利要求2所述的煤矿中岩层破碎的方法，其特征在于，所述的破碎孔之间的间距为0.2～1.5m。

6、根据权利要求1所述的煤矿中岩层破碎的方法，其特征在于，所述的步骤B中，选用静态破碎剂时，根据不同的季节和岩层的温度，选用适当的静态破碎剂；

对水平和/或向上倾斜的破碎孔，将静态破碎剂配成胶泥状；或将静态破碎剂先用纸包装成圆柱状，浸水后填入破碎孔。

7、根据权利要求1所述的煤矿中岩层破碎的方法，其特征在于，所述的步骤C中，配好的静态破碎剂浆体需在反应膨胀前灌入破碎孔。

8、根据权利要求7所述的煤矿中岩层破碎的方法，其特征在于，将静态破碎剂浆体灌入破碎孔前，首先将破碎孔内的水和/或杂物清理干净。